Studio e analisi dei sistemi di indagine remote sensing, morfologia e topografia
Università di Torino
Useremo dati sulla posizione di forti, insediamenti e strade romane nel Regno Unito (scaricabili gratuitamente dal sito del Ancient World Mapping Center), oltre ai confini nazionali del Regno Unito e dell’Irlanda (scaricabili gratuitamente dal sito NaturalEarthData).
Link alle slides:
Una volta caricate dal link, le slide dovrebbero seguire la presentazione in automatico
Nel frattempo, aprire QGIS!
“In un GIS, si connettono i dati con la geografia” (GISgeography.com)
Open-source
Commerciale
Software Open Source
Software Commerciale
Vantaggi
Svantaggi
Software proprietari vengono utilizzati spesso nell’istruzione, ma di recente l’utilizzo di programmi FOSS (Free and Open Source Software) sta prendendo piede anche nei corsi universitari.
È importante utilizzare il programma necessario alle cose che si devono fare (senza pregiudizi), spesso si utilizzano entrambe le soluzioni in momenti diversi.
Dal sito di QGIS: “QGIS è un Sistema di Informazione Geografica Open Source facile da usare, rilasciato sotto la GNU General Public License. QGIS è un progetto ufficiale della Open Source Geospatial Foundation (OSGeo). Funziona su Linux, Unix, Mac OSX, Windows e Android/iOS e supporta numerosi formati vettoriali, raster, database e funzionalità.”
QGIS è un programma GIS per Desktop. Creato nel 2002 (precedentemente noto come Quantum GIS) è scritto in C++ (e Python), è presente un’interfaccia grafica (Graphical User Interface o GUI) tramite cui è possibile interagire attraverso pulsanti, finestre, pannelli e tabelle che si possono riempire e manipolare per lavorare.
QGIS è open source. Il codice è disponibile e liberamente accessibile agli utenti per essere letto o modificato. Che vantaggi ci sono? Significa che chiunque può individuare problemi, proporre soluzioni o anche nuove funzionalità. Generalmente, programmi open source affrontano e risolvono problemi e bug molto velocemente, come anche molto veloce è l’implementazione di nuove funzionalità.
Il “software libero” è software che rispetta la libertà degli utenti e la comunità. In breve, significa che gli utenti hanno la libertà di eseguire, copiare, distribuire, studiare, modificare e migliorare il software. Quindi è una questione di libertà, non di prezzo. Per capire il concetto, bisognerebbe pensare alla “libertà di parola” e non alla “birra gratis”; in inglese a volte usiamo libre, riciclando la parola che significa “libero” in francese e spagnolo, per disambiguare [NdT: il termine free in inglese significa sia gratuito che libero, in italiano il problema non esiste]. Potreste aver pagato per una copia di un programma libero, o potreste averne ottenuto copie gratuitamente. Ma a prescindere da come lo si è ottenuto, rimane sempre la libertà di copiare e modificare il software, o anche di venderne copie.
Alcuni svantaggi generali di QGIS sono:
Dato spaziale = Ogni dato relativo a, o che contiene informazioni riguardo un oggetto fisico che possiede una dimensione, forma e posizione specifica sulla superficie terrestre, e che è rappresentato attraverso un sistema di coordinate geografiche.
Vettori
Raster
È importante conoscere i tipi di dati e le geometrie, i loro vantaggi e svantaggi, per digitalizzare correttamente gli elementi all’interno del GIS.
In Archeologia
In Archeologia
Dati raster possono essere:
Layers
L’importanza della scala
C:\OSGeo4W\bin\qgis-ltr-bin.exe o C:\Programmi\QGIS-3.22\bin\qgis-ltr-bin.exeApplicazioni/QGIS-LTR.appDoppio click su Nuovo Progetto Vuoto
NB: L’interfaccia può variare leggermente a seconda del sistema operativo e dei plugin installati
Approfondimento nella documentazione di gis
Cliccare su “Apri Gestore delle Sorgenti Dati”
Dobbiamo dire a QGIS che tipo di dati vogliamo caricare. Questo è il motivo per cui è importante conoscere i tipi di dati con cui si vuole lavorare e che abbiamo visto in precedenza.
Selezioniamo “Vettore” dalla lista a sinistra -> Sotto tipo di sorgente assicurarsi che sia selezionato “File” -> Cliccare sui tre puntini a destra sotto il menu “Sorgente”
Navighiamo alla cartella “dati_intro_qgis”, entriamo nella cartella “shapefile” e selezioniamo il file “confini moderni.shp” dalla lista di file. Una volta selezionato, clicchiamo su “Apri”
Promemoria: ricordate la struttura degli shapefile, osserviamo infatti il file “confini moderni”.
Struttura del formato shapefile
Vediamo che il pannello si è popolato di informazioni. Possiamo lasciare ogni opzione così com’è e cliccare sul pulsante “Aggiungi”. Dovreste vedere che il file è apparso anche nel pannello dei layer a sinistra (il colore che vedremo sarà randomico).
Possiamo caricare anche altri dati, senza chiudere la finestra su cui stiamo lavorando. Clicchiamo nuovamente sui tre puntini a destra, sotto il menu “Sorgente”.
È possibile caricare più di un dato alla volta. Nella finestra che si è aperta, selezionare “forti_romani.shp” e “strade_romane.shp”, tenendo premuto ctrl/control (su Mac cmd/command) e clicchiamo su “Apri” ancora una volta.
Clicchiamo su “Aggiungi” ancora una volta e dovreste vedere due nuove voci nel pannello dei layer a sinistra.
Possiamo adesso chiudere la finestra di gestione sorgente dati cliccando su “Chiudi” o sulla X in alto a destra.
Notate come ogni layer (file caricato in GIS) presente nel pannello dei Layers a sinistra sia rappresentato con un simbolo differente. QGIS ci sta semplicemente fornendo un rapido colpo d’occhio sul tipo di geometria di ogni layer (come visto in precedenza, i vettori possono essere o punti, o linee, o poligoni).
È normale per i programmi GIS (tutti..) di freezarsi o direttamente crashare. Per far fronte a questo problema, è necessario salvare spesso.
In QGIS, per salvare il progetto, clicchiamo sul pulsante “Salva”, l’icona a forma di floppy disk nella barra degli strumenti in alto, sotto “modifica”.
Si dovrebbe aprire una nuova finestra. Selezioniamo dove salvare il progetto (consiglio: evitate di salvarlo sul vostro desktop, in quanto si rischia di rompere alcuni collegamenti interni in progetti più complessi).
Possiamo scegliere il formato in cui salvare il progetto, .qgz o .qgs. Il file .qgz è quello di default e possiamo utilizzare quello. .qgz altro non è che una versione compressa del file .qgs, che può contenere alcuni dati ausiliari o meno. Diamo un nome al progetto (ad es. lab_intro_qgis),e clicchiamo su “Salva”.
IMPORTANTE: il file in cui qgis salva il vostro progetto non contiene i singoli layer, ma le informazioni in cui questi sono visualizzati, è importante quindi fornire il progetto assieme ai file utilizzati nel caso si debba condividere!
Notiamo intanto come anche il nome del progetto in alto a sinistra è cambiato. Possiamo quindi prenderci qualche minuto per familiarizzare con i comandi per muoversi all’interno della mappa di QGIS. Di default dovrebbe essere selezionato un pulsante a forma di mano. Questo è lo strumento sposta mappa, selezioniamolo se non già fatto e possiamo muoverci nella mappa cliccando con il tasto sinistro del mouse e trascinando. Lo stesso risultato può essere ottenuto utilizzando la rotella del mouse, sempre tenendo premuto e trascinando, anche quando lo strumento sposta mappa non è selezionato.
Per eseguire lo zoom possiamo usare la rotella del mouse, per avere controllo migliore sullo zoom, tenere premuto control su Windows e command su Mac.
È presente anche un vero e proprio strumento Zoom che si può usare (ma è generalmente più semplice con la rotella del mouse). Lo strumento zoom si trova nella barra degli strumenti in alto, la lente di ingradimento con i segni “+” o “–” per ingrandire o rimpicciolire la visuale. Per usarli, cliccare e trascinare per selezionare l’area in cui si vuole zoommare.
Un altro strumento utile è lo Zoom sul layer. Si trova o cliccando con il tasto destro sul layer->“Zoom sul Layer”, o nella barra degli strumenti in alto (la lente con il rettangolo bianco dietro)
Maggiori info alla documentazione di qgis
Quando carichiamo dei layer in QGIS, questi sono ordinati in ordine di caricamento, oppure vengono caricati al di sopra del layer che abbiamo selezionato nel pannello dei Layers a sinistra.
I layer al di sopra degli altri saranno visualizzati sovrapposti agli altri anche nella mappa.
Per riordinarli, dal pannello dei Layers, semplicemente trascinare i layer dove vogliamo che appaiano.
Generalmente, vogliamo evitare che linee e poligoni vadano a coprire i punti (rendendoli quindi difficili da vedere). Un ordine generale (ma va valutato caso per caso) è solitamente:
Maggiori info alla documentazione di qgis
Ora che abbiamo caricato i nostri dati, è sempre bene guardare cosa contengono e come sono organizzati. È importante comprendere quali informazioni sono immagazzinate in ogni dataset, specialmente se non siamo noi gli autori di quei dati.
Come detto in precedenza, le informazioni relative ai dati sono immagazzinate come attributi. Per visualizzare questi attributi, QGIS ci mette a disposizione la tabella degli attributi (unica per ogni layer), che possiamo aprire ed ispezionare.
Per aprire la tabella degli attributi, clicchiamo con il tasto destro su un layer a nostra scelta (ad es. forti_romani) e selezioniamo “Apri Tabella Attributi”, a metà della finestra.
Un altro modo per aprire la tabella degli attributi è utilizzare lo strumento “Apri Tabella Attributi” nella barra degli strumenti in alto (strumento a forma di tabella, appunto).
Si aprirà una nuova finestra, questa è la tabella attributi. Ci appare come una sorta di tabella excel, con campi e informazioni per ognuno dei punti contenuti nel layer. Ci sono anche delle informazioni numeriche nella parte alta della tabella, che ci informano, ad esempio, di quanti elementi sono contenuti nel layer (in questo caso, il layer “forti_romani” ha 381 elementi, ovvero nello shapefile sono registrate le informazioni di 381 forti ).
Le informazioni nella tabella sono utili sia a chi ha creato i dati, che a chi li utilizza. Per esempio, osservando FEATURETYP possiamo vedere che tutte le nostre osservazioni sono schedate come “forti”
Informazioni come questa (ovvie in un piccolo dataset) sono utili quando si lavoro con migliaia di punti e geometrie, e quando non tutte appartengono alla stessa categoria.
Dalla tabella attributi possiamo anche ordinare i dati secondo uno specifico campo, semplicemente cliccando sul nome della colonna (due volte per ordine discendente). NB: Questo non cambierà nulla nella visualizzazione sulla mappa.
L’obiettivo principale delle mappe è informare (ad esempio durante una presentazione). Affinché la mappa sia efficace nel mostrare qualcosa, dobbiamo assicurarci che sia leggibile. Per migliorare la leggibilità della mappa, la prima (e più facile) cosa da fare, è generalmente modificare i colori dei nostri layer.
In QGIS, per cambiare colore ad un layer, dobbiamo cliccare con il tasto destro sul layer da modificare (in questo caso usiamo “confini_moderni”), e clicchiamo su Proprietà, alla fine del pop-up.
Consiglio: iniziate a modificare i colori dei layer dal layer più basso in ordine di visualizzazione, o dal layer che copre più spazio nella mappa, e poi modificate gli altri colori di conseguenza.
Si aprirà una nuova finestra “Proprietà del Layer”, ignoriamo le altre voci e, se non già selezionata, clicchiamo su “Simbologia” a sinistra, sotto “Sorgente”.
Sono presenti diverse opzioni qui, ma quello a cui siamo interessato è Colore, che troviamo nelle parte centrale della finestra, sopra Unità ed Opacità.
Clicchiamo in qualsiasi punto della barra colorata.
Nella nuova finestra “Seleziona Colore”, possiamo modificare il colore trascinando il puntatore nella finestra di colori a sinistra, o sulla barra alla sua destra. In alternativa, possiamo modificare manualmente i valori nelle barre a destra. È anche possibile scrivere un codice HTML corrispondente al colore nel box apposito sotto “Opacità”, come preferite!
Per oggi, diciamo che vogliamo rendere i confini moderni con un grigio chiaro, quindi muovo il puntatore finché non ottengo il risultato desiderato.
Una volta che soddisfatti, clicchiamo su Ok per chiudere questa finestra.
Possiamo vedere che il colore è cambiato nel pannelo delle proprietà, ma non sulla mappa. Questo deriva dal fatto che non abbiamo applicato i nostri cambiamenti. Quando modifichiamo qualcosa, serve sempre cliccare su “Applica” per far in modo che i nostri cambiamenti abbiano effetto.
Clicchiamo su “Applica” e vedremo che il nostro colore verrà applicato anche alla mappa.
Possiamo ora chiudere il pannello delle Proprietà, clicchiamo quindi su “Ok”.
Possiamo vedere che tutti i nostri cambiamenti sono stati applicati e sono visibili sulla nostra mappa.
Possiamo fare la stessa cosa con le strade, così che il contrasto con lo sfondo grigio sia migliore.
Approfittiamo per aprire le proprietà del Layer in modo più veloce: invece di cliccare con il tasto destro, semplicemente facciamo doppio click sul nome del layer nel pannello dei Layers a sinistra.
Possiamo modificare il colore delle strade nello stesso modo in cui abbiamo fatto per i confini. Clicchiamo sulla barra colorata per aprire la finestra “Selezione Colore”, e selezioniamo un colore che ci piace, in questo caso possiamo selezionare un nero, o un grigio più scuro, per avere un contrasto migliore.
Dopo aver selezionato il colore, come prima, clicchiamo Ok per chiudere la finestra Seleziona Colore, e poi Applica.
Infine, chiudiamo le Proprietà del Layer cliccando OK.
Per stare tranquilli, salviamo il nostro progetto (click sul simbolo del floppy disk nelle parte alta a sinistra della barra degli strumenti).
Un ulteriore modo per migliorare la leggibilità della nostra mappa, oltre al colore, è quello di cambiare la forma di un layer, così che non venga rappresentato da un generico set di punti, ma che sia immediatamente riconoscibile a colpo d’occhio. Questo può essere utile quando abbiamo tanti layer da distinguere.
Doppio click sul layer forti_romani nel pannello dei Layer.
Nel pannello Proprietà del Layer, non vogliamo cambiare colore, ma se osserviamo nella parte bassa e centrale possiamo vedere un pannello con diversi simboli al suo interno.
Possiamo scorrere all’interno di questo pannello e selezionare ad esempio la forma “triangle red” nella parte bassa del pannello.
Dovremo probabilmente cambiare anche le dimensioni del simbolo, così che non sia troppo grande e che simboli vicini non si sovrappongano. Per farlo, cambiamo il valore alla voce “Dimensione”, subito sotto la barra del colore e “opacità” (ad esempio un valore uguale a 2). Possiamo quindi cliccare “Applica” e poi OK per chiudere la finestra.
Abbiamo ottenuto una mappa molto più leggibile già con questi piccoli cambiamenti. Come potete vedere, grazie al fatto di avere più di un’informazione presente sulla mappa già ci permette di fare delle osservazioni.
Possiamo ad esempio osservare come i forti si dispongano in posizione lineare lungo le strade, specialmente nel Nord e ad Ovest. Questa osservazione può portare ad altre domande: queste strade erano particolarmente importanti? C’erano degli insediamenti lungo le strade? forse i forti avevano la funzione di protezione di entrambi?
Tutte queste osservazioni ci permettono già di considerare quanto utile sia il GIS e il potenziale che possiede quando usato in archeologia. Utilizzare GIS ci permette infatti di esercitarci ad osservare e comprendere il contesto, e non solo i singoli, specifici dati. Per esempio, senza il layer delle strade, avremmo potuto solamente osservare come i forti sono distribuiti sul territorio. Questo, sebbene importante e rilevante, non è generalmente sufficiente. Per comprendere il quadro più ampio dobbiamo guardare e comprendere il contesto in cui i dati archeologici sono registrati, specialmente se lavoriamo a scala regionale e nazionale.
Come abbiamo visto, questo è già in parte possibile avendo a disposizione solamente pochi dati.
Proviamo ad aggiungere un altro layer alle nostre informazioni. Come visto in precedenza, un altro tipo di dati molto utilizzato in GIS è il CSV (Comma Separated Value). Questi dati possono essere generati ad esempio da un file Excel (o qualsiasi altro foglio di calcolo). Possiamo caricare file CSV in QGIS cliccando ancora una volta su “Apri Gestore delle Sorgenti Dati” in alto a sinistra, e poi cliccando su “Testo Delimitato” nella lista a sinistra della nuova finestra aperta.
Clicchiamo sui pulsante con i tre puntini, e navighiamo nella cartella con i nostri dati, questa volta entriamo in csv. Selezioniamo insediamenti_romani.csv e clicchiamo su “Apri”
Possiamo vedere che ci sono adesso molte più opzioni e campi in questa finestra rispetto a quella del caricamento dei vettori. Di solito QGIS è abbastanza intelligente da leggere il file CSV e aggiustare i parametri di conseguenza. Tuttavia, dobbiamo controllare un paio di cose per essere sicuri che tutto venga poi visualizzato correttamente. Notate come possiamo avere un’anteprima del nostro file sotto il menu “Dati Campione”.
Sotto “Formato File”, selezioniamo CSV. Consiglio: a volte, se il nostro pc non ha windows installato in lingua inglese e si lavora con Excel, il CSV può non essere salvato correttamente. Se il file non viene visualizzato correttamente, selezioniamo “Delimitatori Personalizzati” e giochiamo con le opzioni controllando la tabella in “Dati Campione” finché i dati non vengono visualizzati correttamente (per l’italiano, di solito basta selezionare “Tabulazione” e “Punto e Virgola”).
Sotto “Opzioni Record e Campi”, accertiamoci che “Il primo record ha il nome dei campi”, “La virgola è il separatore decimale”, e “Identifica i tipi di campo” siano selezionati.
Sotto “Definizione della Geometria”, selezioniamo “Coordinate del Punto” e nel campo X inseriamo longitude, e nel campo Y inseriamo latitude. Questo è obbligatorio affinché i punti appaiano nella mappa! Se il CSV non ha due campi con le coordinate, apparirà solo come una tabella nel pannello dei layer. (Ricordate: le coordinate geografiche sono ciò che rende semplici dati dei geodati/ dati spaziali, ovvero leggibili da GIS).
Possiamo osservare i campi longitude e latitude nell’anteprima del file, muovendo la barra in basso dell’anteprima verso destra.
Clicchiamo “Aggiungi” nella parte inferiore del pannello, e chiudiamolo con “Chiudi” o con la X in alto. Possiamo vedere che un nuovo layer puntuale è stato aggiunto nel pannello dei layer a sinistra, e nella mappa a destra.
Grazie a questo nuovo layer possiamo nuovamente formulare nuove ipotesi e nuove osservazioni, oltre che nuove domande. Osserviamo come forti ed insediamenti siano distribuiti differentemente tra Nord e Sud, quest’ultima zona era forse più sicura? Che tipo di insediamenti si trovano lungo le strade su cui sono presenti anche molti forti?
Domande e osservazioni di questo tipo sono la base di una ricerca storica di archeologia del paesaggio.
Potrebbe essere necessario selezionare uno o più elementi, ad esempio se fossimo interessati a conoscere la posizione di un preciso forte. Se siamo a conoscenza delle informazioni (ad esempio il nome) o abbiamo notato qualcosa di particolare dalla tabella attributi, possiamo selezionare direttamente l’elemento dalla tabella stessa cliccando sul suo indice (il numero tutto a sinistra di ogni riga)
Per selezionare più di un elemento, tenere premuto e trascinare verso il basso o verso l’alto. Per selezionare elementi non contigui, tenere premuto ctrl (cmd su macOS).
Nella parte alta della tabella sono presenti anche pulsanti per selezionare tutti gli elementi, deselezionare tutto, e invertire la selezione. Il numero di elementi selezionati appare in cima alla tabella.
Esiste ovviamente un modo per selezionare gli elementi dalla mappa. Per farlo, deselezioniamo tutto e quindi chiudere la tabella attributi (X in alto a destra)
Approfondimento nella documentazione di qgis
Se volessimo selezionare elementi dalla mappa (ad esempio, dopo aver osservato la disposizione dei forti, siamo interessati ad alcuni forti posti in punti particolari del territorio), QGIS mette a disposizione nella barra in alto degli strumenti simili a quelli appena visti (ad es. inverti selezione e deseleziona). Tuttavia, vediamo qui anche un altro strumento con una forma quadrata: Seleziona elementi con un’area o con un click.
Utilizzando questo strumento possiamo tracciare un quadrato o rettangolo e tutti gli elementi al suo interno verranno selezionati (appariranno gialli). Possiamo anche cliccare sui singoli punti per selezionarli. Una freccia verso il basso affianco al pulsante ci informa che sono presenti altre opzioni per quel pulsante:
Possiamo sperimentare un po’ con ciascuno di questi per familiarizzare.
Approfondimento nella documentazione di qgis
Esiste un altro modo per ispezionare velocemente le informazioni di uno o più elementi di ogni layer senza necessariamente aprire la tabella degli attributi. Per farlo, possiamo usare lo strumento Informazione elementi. Lo troviamo nella barra degli strumenti in alto, il cerchio blu con la i e un puntatore bianco.
Appena ci clicchiamo vediamo un nuovo pannello che si apre sulla destra.
Se clicchiamo su uno dei punti sulla mappa, vediamo che la tabella attributi viene visualizzata in verticale sulla destra.
Nello stesso pannello possiamo cambiare la modalità di selezione degli elementi da ispezionare con la freccetta a sinistra della chiave inglese. Le modalità di ispezione sono le stesse di quelle della selezione (poligono, mano libera, cerchio). NB: ispezionare un elemento NON lo seleziona.
Tutto questo può essere utile per avere informazioni riguardo gli elementi di un layer in modo veloce e senza dover perdere di vista la mappa.
Riferimento nella documentazione di qgis
Per chiudere il pannello di ispezione, cliccare sulla x a destra
Come detto in precedenza, alcune problematiche dei vettori riguardano la scala a cui questi dati vengono acquisiti. Ad esempio, poligoni digitalizzati a scale diverse avranno un numero di vertici differente, risultando quindi in geometrie più o meno “spigolose”.
Possiamo avere un esempio concreto di ciò caricando un altro layer. QGIS ha una funzione integrata al suo interno, se infatti nel box delle coordinate scriviamo “world”, qgis caricherà un layer poligonali dei confini moderni mondiali.
Un nuovo layer si è sovrapposto a quelli che avevamo già caricato
Questo problema è molto evidente soprattutto in aree di costa o su isole. Se ingrandiamo infatti in un’area costiera del nostro progetto, possiamo vedere come il layer World Map sia molto meno definito del nostro layer confini_moderni.
Dati
I dati originali:
Best Practices Nomenclatura
QGIS
Open source e free software